孙学军
植物动物移植实现小鼠眼睛光合作用 精选
2026-5-18 06:23
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叶绿体(绿色)中散布着类囊体基粒(黑色块状膜结构)。科学家已利用这类基粒,在哺乳动物细胞中成功诱导光合作用。

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研究人员从菠菜中提取光合装置,并将其移植到小鼠眼部;该装置可将光能转化为能量分子,同时抑制炎症反应。

新加坡国立大学生物学家、该研究合著者梁大卫表示:“我们借用了植物历经数百万年演化形成的整套光合机制,并成功将其移植到动物体内。”

美国哈佛大学细胞生物科里·阿拉德评价道:“这项研究非常惊艳。”该成果于今日发表于《细胞》杂志,意味着植物细胞器跨物种移植不仅能带来全新生物学认知,还有广阔临床应用前景。

阿拉德补充说:“这类开创性技术一开始难免像新奇把戏,但只有亲自尝试、摸清局限——比如效果能维持多久、可靶向哪些细胞——科研人员才能进一步拓展它的应用场景。”

菠菜“特调原液”

新加坡国立大学生物纳米技术学者邢宽然及其团队,受海蛞蝓能掠夺藻类光合装置的自然现象启发,开始探索跨界生物移植的可能性。

为验证哺乳动物细胞能否实现类似“借用光合系统”,研究人员首先前往当地超市平价商场,采购多种绿叶蔬菜。通过匀浆、过滤、离心处理,分离出植物叶片中的叶绿体——也就是植物的光合作用能量工厂。随后将叶绿体置于专用溶液中,暴露并提取出类囊体基粒:这种煎饼状膜堆叠结构,是捕获光能、驱动光合反应的核心单元。

人造菠菜元件:把阳光转化为能量

对比试验发现,菠菜的光合装置产量远超红苋菜、空心菜和生菜。

研究团队将菠菜基粒封装成纳米颗粒,并命名为LEAF纳米载体。

培养皿实验显示,哺乳动物细胞可快速摄取LEAF颗粒。进入细胞后,LEAF能持续数小时将光能转化为化学能,生成ATP、NADPH两种高能分子。

完整植物光合作用还会利用这两种分子合成碳水化合物,而LEAF并不具备这一步功能。

梁大卫解释:“LEAF实现的是简化版光合作用,即便不合成糖类,本质依然属于光合作用。”

瞄准眼部疾病治疗

研究团队重点探究LEAF的实用价值:NADPH可中和活性氧自由基,而活性氧过量会诱发炎症。

研究将LEAF制成滴眼液,在干眼症小鼠模型中显著缓解眼部炎症;干眼症的典型特征正是眼表活性氧大量堆积。

梁大卫补充:“我们无需给小鼠额外照光,正常环境光就足够起效。LEAF可在角膜细胞内部及周边,中和具有损伤性的活性氧分子。”

低成本医疗与作物应用展望

研究团队原本担心,带有淡绿色的LEAF会让小鼠眼睛变绿;但实际只需极微量菠菜提取物即可起效,用量低到肉眼完全无法察觉。

目前,邢宽然团队正筹备干眼症人体临床试验。他测算:超市里一把菠菜仅约0.2美元,提取的LEAF就足以供50余人、每日两次、连续一个月治疗使用。

团队还计划将植物源细胞器,拓展移植到角膜以外更多人体组织中。

梁大卫表示:“这项研究正在突破传统医学的边界,哪怕现在看起来有些大胆,依旧极具里程碑意义。”

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